机智号直升机第一次在火星上拔地而起。
物理学家解释这为何是一件很重大的壮举
这听起来不像是一个大事件，但确实如此。（图片来源：美国宇航局）
机智号直升机与毅力号火星车2月份一起降落在火星上——并从火星表面试飞。更重要的是，它在距地表三米的空中盘旋了大约 30 秒，然后又落回了地面。
这听起来可能不是一个巨大的壮举，但它确实是。机智号是首次动力飞机在另一个星球上进行的飞行。它标志着人类太空探索史上的一个里程碑。
虽然阿波罗 11 号航天器以着陆月球而著称，在重新发射离开月球时，它只需要脱离月球的引力并返回地球。 但是，在没有大气层的环境中维持飞行是另一回事。我们花了六年的时间才制造出来具有如此历史意义的机智号直升机。 一旦我们了解了所需技术的复杂性，我们就可以理解为什么他是一个壮举。
为何火星本土飞行是项巨大的成就
遥控一架直升机在其他行星世界飞行有几项技术上的挑战。第一点也是最重要的一点，直升机需要空气才能飞行。
直升机翼片或转轴必须旋转得足够快才能产生“升力”。 但是升力只能在某种空气存在的情况下产生。 虽然火星确实有大气层，但它比地球的大气层要稀薄得多——大约100 倍左右。
因此，在火星大气层中飞行的机智号相当于在地球上10万英尺高度飞行。详细来讲，商用飞机一般在地球海拔 3万到4万英尺之间飞行，直升机在地球上飞行的最高高度是 4万2千英尺。
在地球上测试这架飞机需要一个加压室，从中抽取大量空气来模拟火星的环境。
我们也要考虑的火星引力，它大约是地球的三分之一。这确实给了我们一点优势。如果火星与地球有相同的密度，引力的减少意味着我们需要更少的功率让机智号起飞。但是，虽然火星的引力对我们有利，但仍然被稀薄的大气层造成的劣势所抵消。
机智号创造了首次在地球外测试飞行并获得成功。听起来可能很容易，但综上所述，这项任务其实非常，非常困难和复杂。
先进的制造工艺
机智号可以通过两种方式克服火星大气层中的障碍。 第一种，为了产生升力，两个桨叶（碳纤维制造）必须比地球上的任何直升机转的更快。
在地球上，大多数直升机和无人机的转轴转速约为每分钟 400-500 转。而机智号的转速大约每分钟大约2,400转。
它还具有明显的机身-翼展比。 虽然 机智号的机身大约有纸巾盒那么大，但它的桨叶从一端到另一端的长度足足有 1.2m。（图片来源：美国宇航局）
甚至从开始传输起飞的信号也需要一系列高科技技术的支持。 虽然无线电信号在地球和火星之间传播只需要几分钟，但这些信号仍然要延迟几个小时才能传输到直升机。
如果考虑这些信号发射的过程就可以很好的理解了——从地球上的计算机到卫星接受天线，再到火星轨道的勘测器，再到毅力号火星车，最后到机智号直升机。
火星上的远程遥控飞行
机智号就是我们所说的“技术先行者”。 简单来说，它唯一的目的就是为了证明可以完成一系列简单的任务。 在未来的几周，机智号将再进行三到四次飞行任务，其中最具有挑战的一次是起飞并飞至距离毅力号300米远的地方。
（图片来源：美国宇航局/喷气推进实验室-加州理工学院）
从飞行中获得的数据和信息将被分析并用作设计更复杂飞行器。 一旦应用了这项技术，它具将有巨大的潜力。
在火星上运行的无人机和直升机可以充当侦察兵的角色，用来未漫游车检查地貌，以确认路径是否安全。这种飞行器甚至可以帮忙协助在火星表面寻找是否有水和生命的迹象。
2035 年，人类有望首次登陆火星。这些宇航员会接受实时操作飞行器的培训，并对地面进行侦查，是否存在可能伤害人类，损坏服装，飞行器或漫游者的障碍物和危险地形。
致敬过去，展望未来
为致敬地球上人类第一次飞行事件，美国宇航局科学家们在火星直升机上放置了一件具有历史意义的纪念品。是1903年莱特兄弟飞行器的一块机翼布料，它被放置在太阳能电池板下方的电线上。
这是地球飞行器进入太空飞行历史上的第二块纪念物；第一块是在阿波罗任务中被带到月球上。
现在的任务已经推广至其他外星球。更值得注意的是，蜻蜓直升机已计划于2034年抵达土星的卫星——泰坦的表面，并在其上空翱翔。
也许今后我们在一个接一个地持续探索其他地外行星世界时，也都可以带上一片地球上的纪念物作为历史的见证。
“我们一直在谈论莱特兄弟的壮举，现在也是如此。”
BY: Gail Iles
FY: 魏老二
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选文：天文志愿文章组-
翻译：天文志愿文章组-魏老二
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排版：天文志愿文章组-零度星系
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参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自：https://www.space.com/physicist-explains-ingenuity-mars-helicopter-first-flight
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